開題報告:鋁合金輪轂徑向反向復(fù)合擠壓工藝及模具設(shè)計_第1頁
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PAGE開題報告學(xué)生姓名:學(xué)號:系名:專業(yè):設(shè)計題目:指導(dǎo)教師系主任:年月日

開題報告填寫要求1.開題報告作為設(shè)計答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在設(shè)計工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在系審查后生效;2.開題報告內(nèi)容必須用按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見;3.學(xué)生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于15篇(不包括辭典、手冊)。文中應(yīng)用參考文獻處應(yīng)標(biāo)出文獻序號,文后“參考文獻”的書寫,應(yīng)按照國標(biāo)GB7714—87《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫,不能有隨意性;4.學(xué)生的“學(xué)號”要寫全號(如02011401X02),不能只寫最后2位或1位數(shù)字;5.有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2016年3月15日”或“2016-03-15”;6.指導(dǎo)教師意見和所在系意見用黑墨水筆工整書寫,不得隨便涂改或潦草書寫。

開題報告1.結(jié)合設(shè)計情況,根據(jù)所查閱的文獻資料,撰寫2000字左右的文獻綜述:文獻綜述1.1摘要1923年,賽車開始使用砂模鑄造的鋁合金輪毅,第二次世界大戰(zhàn)后,鋁輪毅用于普通汽車。1958年,有了整體鑄造的鋁輪毅,以后不久又有了鍛造鋁輪毅,1979年美國把鋁帶成形輪毅作為標(biāo)準(zhǔn)輪毅。1990年,阿盧馬克斯工程金屬工藝公司(AEMP)與索帕里奧(suPerior)工業(yè)公司合資在阿肯薩斯州菲耶特維爾市建設(shè)的全球第一個半固態(tài)模鍛(SSF)鋁合金輪毅廠投產(chǎn),使鋁合金輪毅生產(chǎn)又進入了一個新階段。1981年,美國凱澤鋁及化學(xué)公司用擠壓方法首次生產(chǎn)鋁合金轎車整體輪毅,其直徑為457.2毫米,用于裝備80年代中期前輪驅(qū)動的小型轎車。鍛造鋁合金輪毅的韌性好,強度與精度均較高,表面質(zhì)量也相當(dāng)好;缺點是生產(chǎn)工序多,成本也比鑄造的高。帶材成形輪毅在重量和價格方面均低于鍛造鋁輪毅的,其重量僅相當(dāng)于鋼輪毅的60%。擠壓鋁合金輪毅不但在性能方面優(yōu)于鍛造的與鑄造的,而且在重量方面也比它們的輕得多,不過生產(chǎn)成本較高。半固態(tài)模鍛鋁合金輪毅是一種高新技術(shù)產(chǎn)品,其性能不但比鑄造輪毅的好,與固態(tài)鍛造的相當(dāng),而且生產(chǎn)成本也低一些,成品率幾乎可達100%。[1,2]1.2發(fā)展現(xiàn)狀1989年,我國首家汽車鋁合金輪毅廠一一秦皇島市戴卡鋁輪毅有限公司投產(chǎn)以來,已投產(chǎn)與在建的有:廣東省南海市中南鋁加工有限公司鋁輪毅廠、江蘇省常州市鋁合金輪毅廠、吉林省渾江鋁業(yè)總公司輪毅工程、無錫錦繡輪毅有限公司、南京鋁合金輪毅廠、深圳鋁合金輪毅廠、福州鋁合金輪毅有限公司、西南鋁加工廠等9家,它們的總設(shè)計生產(chǎn)能力約500萬個/年。我國已建成的鋁合金輪毅廠大多是中外合資的,產(chǎn)品大多全部外銷。如戴卡鋁輪毅有限公司、中南鋁加工有限公司輪毅廠的產(chǎn)品基本全部出口;渾江鋁業(yè)總公司輪毅工程產(chǎn)能為6個類型、36個規(guī)格的汽車鋁輪毅50萬個/年,預(yù)計1994年10月份試生產(chǎn),建設(shè)周期15月,產(chǎn)品由美國巴龍環(huán)球服務(wù)公司包銷10年;無錫市吳縣玉祁無錫錦繡輪毅有限公司可望于1994年4月份試車,年產(chǎn)摩托車鋁合金輪毅18萬個,產(chǎn)品20%外銷,該公司是由無錫鋁合金廠、韓國都瑞公司、香港星資發(fā)展有限公司共同組建的;在南京和深圳各計劃建設(shè)的汽車鋁合金輪毅廠的產(chǎn)能均為50萬個/年,可于1995年建成,全部裝備由美國加利福尼亞公司提供,前者的投資為1180萬美元,后者的為1360萬美元,產(chǎn)品首出口到北美洲與歐洲。[3]國外汽車(主要是轎車和輕型車)、摩托車均已廣泛使用鋁合金整體輪轂。國產(chǎn)轎車、輕型車和摩托車以鋁合金整體輪轂替代輻條(板)式鋼輪轂也是必然趨勢。鋁合金整體輪轂如圖1所示。[4]1.3鋁合金輪轂的成型工藝及研究概況1.3.1鑄造法成形的研究鋁合金輪轂的鑄造法成形具有適應(yīng)性強、品種多樣、生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點,已經(jīng)成為生產(chǎn)鋁合金輪轂最普遍的方法,在全世界的鋁合金輪轂中,采用鑄造法生產(chǎn)的占80%以上.1.3.2低壓鑄造法圖2是低壓鑄造法生產(chǎn)汽車輪轂的工藝流程.低壓鑄造時,金屬液在壓力下充型和凝固,充填性好,鑄件縮松少、致密性高,并且金屬液的收得率高.與其他鑄造方法相比,氣孔和夾渣缺陷少,產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量好,生產(chǎn)的同類產(chǎn)品重量減少15%,機械加工切削量由原來的2~3mm減少到0.75mm,輪轂價格降低10%.因此,目前低壓鑄造法已成為鋁合金輪轂生產(chǎn)的首選工藝[5].圖2汽車輪轂的低壓鑄造法生產(chǎn)工藝流程汽車輪轂的低壓鑄造法生產(chǎn)工藝流程文獻[6]利用ANSYS軟件對鋁合金輪轂低壓鑄造凝固過程的模具溫度場進行有限元模擬,結(jié)果分析表明,開設(shè)冷卻管道、調(diào)整側(cè)模厚度、降低側(cè)模溫度都可以減小孤島效應(yīng),其中,降低側(cè)模溫度的效果最為理想,基本上可以完全消除孤島效應(yīng).文獻[7]結(jié)合線性與非線性壓力加載的數(shù)值模擬,詳細說明了壓力條件對充型狀態(tài)的影響,以及缺陷形成的原因,提出了低壓鑄造充型非線性壓力條件的加載方法.文獻[8]通過鑄造模擬軟件MagmaSoft對鑄旋的壓鑄過程進行模擬,根據(jù)模擬結(jié)果優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝,解決輪輻根部的縮松問題,以提高鑄造成品率.1.3.3擠壓鑄造法擠壓鑄造件比低壓鑄造件的力學(xué)性能高:產(chǎn)品既有接近鍛件的優(yōu)良力學(xué)性能,又有精鑄件一次精密成形的高效率、高精度.其投資大大低于低壓鑄造法.目前世界各國把擠壓鑄造作為汽車鋁合金輪轂生產(chǎn)的方向之一.文獻[9]從產(chǎn)業(yè)規(guī)模、工藝技術(shù)、材料應(yīng)用和工裝設(shè)備等方面研討了國內(nèi)外擠壓鑄造的發(fā)展現(xiàn)狀.在產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面,日本宇部公司擠壓鑄造機的最大合模力達3500kN,日本豐田公司的輪轂生產(chǎn)廠擁有14臺VSC1500-VSC1800擠壓設(shè)備,國內(nèi)目前有100多臺擠壓鑄造設(shè)備在運行;在工藝技術(shù)方面,雙重擠壓鑄造工藝、擠壓鑄件的熱處理技術(shù)和半固態(tài)擠壓鑄造技術(shù),以及計算機在擠壓鑄造中的應(yīng)用等都有顯著的進展;在材料應(yīng)用方面,主要表現(xiàn)在高硅鋁合金、鎂合金、鋁基復(fù)合材料以及鋅基合金的擠壓鑄造的研發(fā)進步;在工裝設(shè)備方面,堪稱典型的是日本宇部公司的VSC、HVSC擠壓鑄造機系列和日本東芝公司的DXHV、DXV擠壓鑄造機系列.1.3.4鍛造法成形的研究鍛造法是應(yīng)用較早的鋁合金輪轂成形工藝之一.鍛造鋁合金輪轂的強度、韌性以及疲勞強度均顯著優(yōu)于鑄造鋁合金輪轂,并且還具有抗腐蝕性好、尺寸精確、加工量小、性能再現(xiàn)性強等優(yōu)點.但是鍛造鋁合金輪轂的生產(chǎn)工序繁復(fù),并且生產(chǎn)成本比鑄造要高得多[10].鍛造鋁合金輪轂近幾年發(fā)展比較迅速,目前鍛造鋁合金輪轂產(chǎn)量的75%左右是美國鋁業(yè)公司生產(chǎn)的,2004年,中國第一條鍛造鋁合金汽車輪轂生產(chǎn)線在戴卡輪轂制造有限公司投產(chǎn)使用,成為世界上技術(shù)最先進的鍛造鋁合金輪轂生產(chǎn)線[11]·文獻[12]通過使用DEFORM-3D軟件對鍛造鋁合金輪轂擺動輾壓制坯過程進行數(shù)值模擬,考察了主要工藝參數(shù)對成形過程的影響,并確定了合理的工藝參數(shù)是始鍛溫度480℃、壓下速度10mm/s等,模擬結(jié)果為該工序擺動輾壓設(shè)備的主參數(shù)設(shè)計提供了理論依據(jù).1.3.5旋壓法成形的研究旋壓是制造汽車輪轂的一種先進成形技術(shù),旋壓成形的輪轂可以保持金屬的致密度和整個輪轂的動平衡,輪轂在具有足夠剛度的同時,能大大減少材料的厚度,使輪轂變得更輕、更耐用.與普通低壓鑄造的鋁合金輪轂相比,同尺寸的輪轂重量可減少15%[13].輪轂旋壓的主要變形方式有普通旋壓和強力旋壓(變薄旋壓),輪轂旋壓的主要生產(chǎn)方法有管材輪輞旋壓、板坯劈開式旋壓和預(yù)鑄(鍛)件毛坯強力旋壓等[14].文獻[15]詳細闡述了以板材、管材、預(yù)制鍛坯等作為坯料來生產(chǎn)鋁合金輪轂的旋壓成形工藝,為推廣旋壓技術(shù)的應(yīng)用、促進鋁合金輪轂制造業(yè)的發(fā)展,起到了良好的推動作用.目前采用低壓鑄造技術(shù)生產(chǎn)的輪轂產(chǎn)品無法滿足大尺寸、高負荷以及高端產(chǎn)品市場的需求,采用鍛造技術(shù)生產(chǎn)的輪轂成本較高.鋁合金輪轂旋壓成形具有不受尺寸制約、產(chǎn)品美觀、性能良好、安全性高、節(jié)省材料等優(yōu)點,是新穎的成形技術(shù)并且發(fā)展勢頭良好。1.4總結(jié)(1)生產(chǎn)汽車輪轂需要具備滾鍛機、精密鍛造設(shè)備、大型數(shù)控機床等專用設(shè)備,投資金額巨大。(2)鋁合金輪轂的市場需求形勢良好,但該產(chǎn)品的制造商也很多,使國內(nèi)外市場已經(jīng)接近飽和狀態(tài),競爭十分激烈。鍛造鋁合金輪轂價格十分昂貴,只有寶馬等那些世界級高檔轎車配用,市場推廣需要一定時間。(3)結(jié)合國內(nèi)外市場形勢,新材料、新工藝將顛覆傳統(tǒng)的鋁合金輪轂行業(yè)。參考文獻[1]王祝堂.鋁合金輪轂工業(yè)的發(fā)展[J].1994年:18[2]王祝堂.((國外汽車}}第2期[J].1985年:50一56[3]王祝堂.鋁合金輪轂工業(yè)的發(fā)展[J].1994年:19[4]鄭祥健,金龍兵,王國軍,陶志民.鋁合金輪轂的生產(chǎn)和市場現(xiàn)狀[J].2004:8[5]唐多光.21世紀(jì)低壓鑄造技術(shù)的展望[J].特種鑄造及有色合金,1998(4):28-31.[6]張涯飛,王雷剛,黃瑤.鋁合金輪轂低壓鑄造模具溫度場的數(shù)值分析[J].特種鑄造及有色合金,2009,29(2):134-136.[7]陳繼剛,李強,王葛.鋁合金輪轂低壓鑄造充型非線性壓力條件[J].特種鑄造及有色合金,2009,29(1):27-29.[8]王志學(xué),楊奮飛,羅峰.鑄旋鋁輪轂低壓鑄造過程的數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化[J].鑄造工程,2009(6):38-41.[9]齊丕驤.擠壓鑄造技術(shù)的最新發(fā)展[J].特種鑄造及有色合金,2007,27(9):688-694.[10]高軍,趙國群.整體式鍛造鋁合金車輪及其發(fā)展[J].汽車工藝與材料,2001(5):14-16.[11]楊奮飛,劉智沖,岳鐵,等.鋁合金輪轂制造業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].有色合金及壓鑄,2009(4):35-38.[12]張慶玲,史艷國,孫慧學(xué).鍛造鋁合金輪轂擺動輾壓制坯工序數(shù)值模擬技術(shù)[J].鍛壓技術(shù),2008,33(3):64-67.[13]朱利民.先進的鋁輪轂設(shè)計與制造技術(shù)[J].鋁加工,2008,181(2):45-47.[14]趙琳瑜,韓冬,張立武,等.典型零件旋壓成形技術(shù)應(yīng)用發(fā)展[J].航空制造技術(shù),2007,4(2):6-7.[15]張慶玲.先進的鋁合金輪轂旋壓成形技術(shù)[J].金屬世界,2008(5):52-54.[16]B.Avitzur,J.Int.,Mach.ToolDes.Res.9(1969)165–195.[17]D.Y.Yang,Y.Choi,J.H.Kim,Int.J.Mach.Tools31(3)(1991)397–404.[18]A.H.Shabaik,J.Eng.Ind.Trans.ASME5(1971)586–592.[19]X.Tan,J.Eng.Tribol.215(2)(2001)189–200.[20]D.A.Hyghes,N.Hansen,ActaMater.45(1997)3871–3886.[21]D.J.Jensen,Mater.Sci.Eng.A234–236(1997)762–765.

開題報告2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):2.1課題研究的內(nèi)容本次擠壓工藝與模具設(shè)計主要采用理論與實踐相結(jié)合的方式,運用理論所學(xué)知識,以及課程設(shè)計的經(jīng)驗,在老師的指導(dǎo)和幫助下完成本次設(shè)計。在開始設(shè)計階段,收集和查閱有關(guān)本次設(shè)計的相關(guān)資料;分析設(shè)計制品的結(jié)構(gòu),初步完成該制品模具設(shè)計的基本結(jié)構(gòu);學(xué)習(xí)并熟練掌握計算機繪圖軟件,并完成本次模具設(shè)計的模具裝配圖及主要零件圖;最后綜合設(shè)計過程,完成設(shè)計說明書。2.2研究方法制定出工藝方案:下料→鐓粗→沖孔、擴孔制坯→徑向-反向復(fù)合擠壓→鐓擠輻板材料的選擇和計算問題可根據(jù)《模具設(shè)計手冊》《模具制造手冊》以及《沖壓成型工藝與模具設(shè)計》等相關(guān)書籍與網(wǎng)上資料解決。電腦繪圖和模擬工件,需要AutoCAD和Pro/e來實現(xiàn)無紙化的設(shè)計理念解決

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